JPH11130528A - 誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器 - Google Patents
誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器Info
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- JPH11130528A JPH11130528A JP9298541A JP29854197A JPH11130528A JP H11130528 A JPH11130528 A JP H11130528A JP 9298541 A JP9298541 A JP 9298541A JP 29854197 A JP29854197 A JP 29854197A JP H11130528 A JPH11130528 A JP H11130528A
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Abstract
有するとともに、共振周波数の温度係数τfを安定に小
さく制御できる誘電体磁器組成物を得る。 【解決手段】金属元素として少なくともLa,Al,S
r,Tiを含有し、これらの金属元素のモル比による組
成式をaLa2 O3 ・bAl2 O3 ・cSrO・dTi
O2 と表した時、前記a、b、c、dが、0.2194
<a≦0.4500、0.2194<b≦0.450
0、0.1000≦c≦0.4610、0.1000≦
d≦0.4610 (ただし a+b+c+d=1)と
表される組成範囲内に調整する。
Description
波等の高周波領域において、高いQ値を有する誘電体磁
器組成物に関するものであり、例えば、マイクロ波やミ
リ波などの高周波領域において使用される種々の共振器
用材料やMIC用誘電体基板材料、誘電体導波路用材料
や積層型セラミックコンデンサー等に用いることができ
る誘電体磁器組成物に関する。
高周波領域において、誘電体共振器、MIC用誘電体基
板や導波路等に広く利用されている。そこに要求される
特性として(1)誘電体中では波長が1/εr1/2 に短
縮されるので、小型化の要求に対して比誘電率が大きい
事、(2) 高周波での誘電損失が小さい事、すなわち高Q
値であること、(3) 共振周波数の温度に対する変化が小
さいこと、即ち、比誘電率の温度依存性が小さく且つ安
定であること、以上の3つの特性が主として挙げられ
る。
ば、BaO−TiO2 系材料、BaO−REO−TiO
2 (但し、REOは希土類元素酸化物) 系材料、MgT
iO3 −CaTiO3 系材料などの酸化物磁器材料が知
られている(例えば、特開昭61−10806号公報、
特開昭63−100058号公報、特開昭60−196
03号公報等参照)。
O−TiO2 系材料では、比誘電率εrが37〜40と
高く、Q値は40000と大きいが、単一相では共振周
波数の温度依存性τfが0のものが得にくく、組成変化
に対する比誘電率及び比誘電率の温度依存性の変化も大
きい。そのため、高い比誘電率と低い誘電損失を維持し
たまま、共振周波数の温度係数τfを安定に小さく制御
することが困難である。
ついては、BaO−Nd2 O3 −TiO2 系あるいはB
aO−Sm2 O3 −TiO2 系等が知られているが、こ
れらの系では比誘電率εr40〜60と非常に高く、ま
た共振周波数の温度係数τfが0のものも得られている
が、Q値が5000以下と小さい。
ではQ値が30000と大きく、共振周波数の温度係数
τfが0のものも得られているが、比誘電率が16〜2
5と小さい。
も高周波用誘電体材料に要求される前記3つの特性を共
に充分には満足していない。
ので、比誘電率が大きく、高Q値で、比誘電率の温度依
存性が小さく且つ安定である誘電体磁器組成物を提供す
るものである。
いて説明する。
結果、金属元素として少なくともLa,Al,Sr,T
iを含有し、これらを特定の範囲に調整することによっ
て、比誘電率が大きく、高Q値で、比誘電率の温度依存
性が小さく且つ、安定である誘電体磁器組成物が得られ
ることを知見した。
元素として少なくともLa,Al,Sr,Tiを含有
し、これらの金属元素のモル比による組成式をaLa2
O3 ・bAl2 O3 ・cSrO・dTiO2 と表した
時、前記a、b、c、dが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 (ただし a+b+c+d=1) と表される組成範囲
内に調整することを特徴とする。
3 ・bAl2 O3 ・cSrO・dTiO2 と表した時、
これらのa,b,c,dを上記の範囲に限定した理由は
以下の通りである。
したのは、a≦0.2194の場合はτfが正に大きく
なり、τfの絶対値が30を大きく越えてしまうからで
あり、a>0.4500の場合は、比誘電率が低下し、
Q値が20000より低下すると共にτfが負に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからである。特
に0.2200≦a≦0.3250の範囲が好ましい。
したのは、b≦0.2194の場合はQ値が20000
よりも低下し、b>0.4500の場合も、Q値が20
000よりも低下するからである。特に0.2200≦
b≦0.3250の範囲が好ましい。
としたのは、c<0.1000の場合はτfが負に大き
くなり、その絶対値が30を越えてしまい、c>0.4
610の場合τfが正に大きくなり、その絶対値が30
を越えてしまうからである。特に、0.2500≦c≦
0.4000の範囲が好ましい。
したのは、d<0.1000の場合はτfが負に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからであり、ε
rも20以下となり、d>0.4610の場合は、τf
が正に大きくなり、その絶対値が30を越えてしまい、
Q値も20000よりも低下するからである。特に、
0.2500≦d≦0.4000が好ましい。
に対して、金属元素として、Ce、Nb、Ta、Y、Z
r、V、Cr、Mo、W、Co、Ni、Cu、Zn、S
n、Bi、B、Siのうち少なくとも一種を酸化物換算
で、7.0重量部以下を含有する誘電体磁器組成物を特
徴とする。
金属元素を含有させることによって、εrを変化させず
に、τfを0に近づけることができる。また、金属元素
の含有量を酸化物換算で7.0重量部以下としたのは、
7.0重量部を越えるとQ値が極端に小さくなるためで
ある。これらの中でも、特に、Ce02 、Ta2 O5、
Nb2 O5 、ZrO2 を0.01〜4重量部添加する
と、無添加の場合より、誘電率、Q値は、ほとんど変化
せず、τfが0に近づくため、性能上優れた誘電体磁器
を得ることができる。
結果、金属元素として少なくともLa,Al,Ca、S
r,Tiを含有し、これらを特定の範囲に調整すること
によって、比誘電率が大きく、高Q値で、比誘電率の温
度依存性が小さく且つ、安定である誘電体磁器組成物が
得られることを知見した。
元素として少なくともLa、Al、Ca、Sr,Tiを
含有し、これらの金属元素のモル比による組成式をaL
a2O3 ・bAl2 O3 ・cCaO・dSrO・eTi
O2 と表した時、前記a、b、c、d、eが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.0000≦c≦0.4600 0.0000≦d≦0.4600 0.1000≦e≦0.4600 0.1000≦c+d≦0.4600 (ただし a+b+c+d=1)と表される組成範囲内
に調整することを特徴とする。
3 ・bAl2 O3 ・cCaO・dSrO・eTiO2 と
表した時、これらのa,b,c,d、eを上記の範囲に
限定した理由は以下の通りである。
したのは、a≦0.2194の場合はτfが正に大きく
なり、τfの絶対値が30を大きく越えてしまうからで
あり、a>0.4500の場合は、比誘電率が低下し、
Q値が20000より低下すると共にτfが負に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからである。特
に0.2200≦a≦0.3250の範囲が好ましい。
したのは、b≦0.2194の場合はQ値が20000
よりも低下し、b>0.4500の場合も、Q値が20
000よりも低下するからである。特に0.2200≦
b≦0.3250の範囲が好ましい。
としたのは、c>0.4610の場合τfが正に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからである。特
に、0.2500≦c≦0.4000の範囲が好まし
い。
したのは、c>0.4600の場合τfが正に大きくな
り、その絶対値が30を越えてしまうからである。特
に、0.2500≦d≦0.4000 の範囲が好まし
い。
したのは、e<0.1000の場合はτfが負に大きく
なり、その絶対値が30を越えてしまうからであり、ε
rも20以下となり、e>0.4600の場合は、τf
が正に大きくなり、その絶対値が30を越えてしまい、
Q値も20000よりも低下するからである。特に、
0.2500≦e≦0.4000が好ましい。
10としたのは、c+d<0.1000の場合やc+d
>0.4610の場合には、Qfが20000よりも低
下するからである。特に0.2000≦c+d≦0.3
500が好ましい。
に対して、金属元素として、Mn、Ce、Nb、Ta、
Y、Zr、V、Cr、Mo、W、Co、Ni、Cu、Z
n、Sn、Bi、B、Siのうち少なくても一種を酸化
物換算で、7.0重量部以下を含有する誘電体磁器組成
物を特徴とする。
金属元素を含有させることによって、εrを変化させず
に、τfを0に近づけることができる。また、金属元素
の含有量を酸化物換算で7.0重量部以下としたのは、
7.0重量部を越えるとQ値が極端に小さくなるためで
ある。
器組成物は、例えば、以下のようにして作製される。出
発原料として、高純度の酸化ランタン、酸化アルミニウ
ム、炭酸ストロンチウム、酸化チタン、及び必要に応じ
て炭酸カルシウムの各粉末を用いて、所望の割合となる
ように秤量後、純水を加え、混合原料の平均粒径が2.
0μm以下となるまで10〜30時間、ジルコニアボー
ル等を使用したミルにより湿式混合・粉砕を行う。この
混合物を乾燥後、1000〜1300℃で2〜10時間
仮焼し、さらに5重量%のバインダーを加えてから整粒
し、得られた粉末を所望の成形手段、例えば、金型プレ
ス、冷間静水圧プレス、押し出し成形等により任意の形
状に成形後、1500〜1700℃の温度で1〜10時
間大気中において焼成することにより得られる。
を一対の入出力端子間に配置して誘電体共振器を構成し
たことを特徴とする。
図1にTEモード型共振器を示すように、金属ケ−ス1
の両側に入力端子2及び出力端子3を形成し、これらの
端子2、3の間に上記したような組成からなる誘電体磁
器組成物のセラミックス体4を配置して構成される。こ
のように、TEモ−ド型の誘電体共振器は、入力端子2
からマイクロ波が入力され、マイクロ波はセラミックス
体4と自由空間との境界の反射によってセラミックス体
4内に閉じこめられ、特定の周波数で共振を起こす。こ
の信号が出力端子3と電磁界結合し、出力される。
組成物は、TEMモ−ドを用いた同軸形共振器やストリ
ップ線路共振器、TMモ−ドの誘電体磁器共振器、その
他の共振器に適用しても良いことは勿論である。
酸化アルミニウム(Al2 O3 )、炭酸ストロンチウム
(SrCO3 )、酸化チタン(TiO2 )の各粉末を用
いて、それらを表1となるように秤量後、純水を加え、
混合原料の平均粒径が2.0μm以下となるまで、ミル
により約20時間湿式混合、粉砕を行った。なお、ミル
のボールの種類や他の種々の条件により、ZrO2 やS
iO2 、その他の希土類元素の不純物が合計で1重量%
以下含有される場合がある。
仮焼し、さらに約5重量%のバインダーを加えてから整
粒し、得られた粉末を約1ton/cm2 の圧力で円板
状に成形し、1500〜1700℃の温度で2時間大気
中において焼成した。
トン中で超音波洗浄し、150℃で1時間乾燥した後、
円柱共振器法により測定周波数3.5〜4.5GHzで
比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τfを測定
した。Q値は、マイクロ波誘電体において一般に成立す
るQ値×測定周波数f=一定の関係から1GHzでのQ
値に換算した。共振周波数の温度係数τfは、−40〜
85℃の範囲で測定した。これらの結果を表1に示す。
外の誘電体では、比誘電率又はQ値が低いか、あるいは
τfの絶対値が30を超えていた。
体は、比誘電率が30以上、Q値が25000(1GH
zにおいて)以上、τfが±30(ppm/℃)以内の
優れた誘電特性が得られることがわかった。
て、表2、3に示す種々の酸化物を添加した。なお、出
発原料としては、炭化物、水酸化物等のように、酸化す
ることで金属酸化物になる化合物を用いても良い。
結体の比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τf
を測定した。
部以下の金属酸化物を含有させたものは、εrを変化さ
せずにτfを0に近ずけることができ、Q値の低下も使
用できる程度であることがわかる。ただし、含有量が、
7.0重量部を越えるとQ値が25000以下となるこ
とから、含有量は7.0重量部以下とすれば良い。
酸化アルミニウム(Al2 O3 )、炭酸カルシュウム
(CaCO3 )、炭酸ストロンチウム(SrCO3 )、
酸化チタン(TiO2 )の各粉末を用いて、それらを表
4となるように秤量後、純水を加え、混合原料の平均粒
径が2.0μm以下となるまで、ミルにより約20時間
湿式混合、粉砕を行った。なお、ミルのボールの種類や
他の種々の条件により、ZrO2 やSiO2 、その他の
希土類元素の不純物が合計で1重量%以下含有される場
合がある。
仮焼し、さらに約5重量%のバインダーを加えてから整
粒し、得られた粉末を約1ton/cm2 の圧力で円板
状に成形し、1500〜1700℃の温度で2時間大気
中において焼成した。
トン中で超音波洗浄し、150℃で1時間乾燥した後、
円柱共振器法により測定周波数3.5〜4.5GHzで
比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τfを測定
した。Q値は、マイクロ波誘電体において一般に成立す
るQ値×測定周波数f=一定の関係から1GHzでのQ
値に換算した。共振周波数の温度係数τfは、−40〜
85℃の範囲で測定した。これらの結果を表4に示す。
外の誘電体では、比誘電率又はQ値が低いか、あるいは
τfの絶対値が30を超えていた。
体は、比誘電率が30以上、Q値が25000(1GH
zにおいて)以上、τfが±30(ppm/℃)以内の
優れた誘電特性が得られることがわかった。
成として、表5、6に示す種々の酸化物を添加した。な
お、出発原料としては、炭化物、水酸化物等のように、
酸化することで金属酸化物になる化合物を用いても良
い。
結体の比誘電率εr、Q値、共振周波数の温度係数τf
を測定した。
部以下の金属酸化物を含有させたものは、εrを変化さ
せずにτfを0に近づけることができ、Q値の低下も使
用できる程度であることがわかる。ただし、含有量が、
7.0重量部を越えるとQ値が25000以下となるこ
とから、含有量は7.0重量部以下とすれば良い。
属元素として少なくともLa,Al,Sr,Tiを含有
し、これらの金属元素のモル比による組成式をaLa2
O3 ・bAl2 O3 ・cSrO・dTiO2 と表した
時、前記a、b、c、dが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 (ただし a+b+c+d=1) と表される組成範囲
内に調整して誘電体磁器組成物を得ることによって、高
周波領域において高い誘電率及び高いQ値を有するとと
もに、共振周波数の温度係数τfを安定に小さく制御す
ることができた。
重量部に対し、金属元素として、Ce、Nb、Ta、
Y、Zr、V、Cr、Mo、W、Co、Ni、Cu、Z
n、Sn、Bi、B、Siのうち少なくとも一種を酸化
物換算で7.0重量部以下を含有することにより、τf
が0付近にすることができる。
なくともLa,Al,Sr,Tiを含有し、これらの金
属元素のモル比による組成式をaLa2 O3 ・bAl2
O3・cSrO・dTiO2 と表した時、前記a、b、
c、d、eが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.0000≦c≦0.4600 0.0000≦d≦0.4600 0.1000≦e≦0.4600 0.1000≦c+d≦0.4600 (ただし a+b+c+d=1)と表される組成範囲内
に調整して誘電体磁器組成物を得ることによって、高周
波領域において高い誘電率及び高いQ値を有するととも
に、共振周波数の温度係数τfを安定に小さく制御する
ことができた。
重量部に対し、金属元素として、Mn、Ce、Nb、T
a、Y、Zr、V、Cr、Mo、W、Co、Ni、C
u、Zn、Sn、Bi、B、Siのうち少なくとも一種
を酸化物換算で7.0重量部以下を含有することによ
り、τfを0付近にすることができる。
は、例えば、自動車電話、コードレステレホン、パーソ
ナル無線機、衛星放送受信機等の装置において、マイク
ロ波やミリ波領域において使用される共振器用材料やM
IC用誘電体基板材料、誘電体導波線路、誘電体アンテ
ナ、その他の各種電子部品等に好適に適用することがで
きる。
Claims (4)
- 【請求項1】金属元素として少なくともLa、Al、S
r、Tiを含有し、これらの金属元素のモル比による組
成式をaLa2 O3 ・bAl2 O3 ・cSrO・dTi
O2 と表したとき、前記a,b,c,d,が 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.1000≦c≦0.4610 0.1000≦d≦0.4610 (ただし a+b+c+d=1) の範囲内の範囲内に
ある主成分100重量部に対して、金属元素としてC
e、Nb、Ta、Y、Zr、V、Cr、Mo、W、C
o、Ni、Cu、Zn、Sn、Bi、B、Siのうち少
なくとも一種を酸化物換算で7.0重量部以下を含有す
ることを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項2】金属元素として少なくともLa、Al、C
a、Sr、Tiを含有し、これらの金属元素のモル比に
よる組成式をaLa2 O3 ・bAl2 O3 ・cCaO・
dSrO・eTiO2 と表したとき、前記a,b,c,
d,eが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.0000≦c≦0.4600 0.0000≦d≦0.4600 0.1000≦e≦0.4600 0.1000≦c+d≦0.4600 (ただし a+b+c+d+e=1)の範囲内にあるこ
とを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項3】金属元素として少なくともLa、Al、C
a、Sr、Tiを含有し、これらの金属元素のモル比に
よる組成式をaLa2 O3 ・bAl2 O3 ・cCaO・
dSrO・eTiO2 と表したとき、前記a,b,c,
d,eが、 0.2194<a≦0.4500 0.2194<b≦0.4500 0.0000≦c≦0.4600 0.0000≦d≦0.4600 0.1000≦e≦0.4600 0.1000≦c+d≦0.4600 (ただし a+b+c+d+e=1)の範囲内にある主
成分100重量部に対して、金属元素としてMn、C
e、Nb、Ta、Y、Zr、V、Cr、Mo、W、C
o、Ni、Cu、Zn、Sn、Bi、B、Si、のうち
少なくとも一種を酸化物換算で7.0重量部以下を含有
することを特徴とする誘電体磁器組成物。 - 【請求項4】請求項1乃至3記載の誘電体磁器組成物
を、一対の入出力端子間に配置してなる誘電体共振器。
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|---|---|---|---|
| JP29854197A JP3744660B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器 |
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| JP29854197A JP3744660B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | 誘電体磁器組成物及びこれを用いた誘電体共振器 |
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